原子核可以通过几种方式进行反应并改变其本性。有些核是不稳定的，能够自发地放射质点和电磁辐射。这种自发放射射线的性质被称为放射性，而具有放射性的同位素被称为放射性同位素。例如，铀-238会自发地放射出α射线，α射线是氦-4核（α粒子）的流。当铀-238失去一个α粒子后，剩下的是原子序数为90、质量数为234的钍核（（234）（90）Th）。我们可以用以下核反应方程式来表示这个过程：
（238）（92）U→（234）（90）Th+（4）（2）He
这种原子核自发地发生核结构变化的现象被称为核衰变或放射性衰变。
在上述核反应中，方程式两边的质量数相等（238 = 234 + 4），原子序数或核电荷也相等（92 = 90 + 2）。因此，在书写核反应式时，需要注意两边的质量数和原子序数要平衡。此外，在书写核反应式时，我们不考虑原子核以什么形式存在，如单质或化合物，因为原子核的放射性与原子的化学结合状态无关，也不受任何物理和化学条件的影响。
原子核还可以通过另一种方式改变其本性。当用中子或其他核粒子击中某个原子核时，会产生新的原子核。这种由外部因素引起的核结构变化被称为核反应。例如，氯-35被中子（10n）轰击后，会碰撞产生硫-35核和质子（11p或11H），核反应式如下：
（35）（17）Cl+（1）（0）n→（35）（16）S+（1）（1）H
以上核反应可以将靶核（（35）（17）Cl）和产生的核（（35）（16）S）分别写在括号的左边和右边，括号内首先写入射粒子（n），然后写入射出粒子（p）。以上核反应可以简单写为：
（35）（17）Cl（n，p）（35）（16）S
通过使用不同的粒子轰击原子核，可能会产生自然界中未发现的核，例如上述式中的（35）（16）S，被称为人造同位素。
1934年，约里奥-居里（Frederic Joliot-Curie，1900～1958； Irens Joliot-Curie，1897～1956）夫妇用α粒子轰击铝，得到以下核反应：
（27）（13）Al+（4）（2）He→（30）（15）P+（1）（0）n
或写为（27）（13）Al（α，n）（30）（15）P
当α粒子停止轰击后，他们发现仍然有射线发射出来，并确定发射出的质点是正电子（01e），这是（30）（15）P衰变的结果：
（30）（15）P→（30）（14）Si+（0）（1）e
这个核反应的特点是通过人工方法产生了放射性核。通过人工方法获得的新核的放射性被称为人工放射性。此后，发现了许多人工放射性核。在已知的一千多种放射性同位素中，绝大部分是人工产生的。
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